LED路灯特性长程测试中的误差分析[3]

　　2) LED光源的稳定性

　　LED光源是半导体器件，对温度十分敏感。测试中必须考虑LED光源光通量受环境温度的影响，这是影响整灯性能一个非常重要的方面。通常从半导体器件的温度特性可以得到光发射强度与温度的关系：

　　I(T)=I0exp(-T/T1)

　　这里T1为特征温度，对于采用GaInN/GaN量子阱有源层的蓝光LED器件，其特征温度
T1=1600K。

　　对于蓝色芯片加黄色荧光粉的白光LED器件，由于器件的性能还受荧光粉、填充胶等材料的影响，其温度特性就会偏离上述理论公式。在一般情况下，白光的光输出变化随温度的变化的关系大致为Φ-1dΦ/dT = -0.2 %K-1，也即是说光通量的输出随温度的升高以每10度2%的速率下降。然而对于不同的芯片以及不同的封装工艺与材料，上述参数也会发生变化。

　　实验中对国内外2种不同的LED器件进行了输出光通量与结温关系的测试，结果如图（4）所示。

　　对于样品A，其白光的光输出变化随温度的变化的关系为Φ-1dΦ/dT = -0.22% K-1，对于样品B，上式变为Φ-1dΦ/dT = -0.30 %K-1，也即温度每升高10度光通量下降3%。因此在测量期间如温差超过20℃，会使LED灯具的光通量测试产生5%左右量级的误差。

　　由此可见在进行耗时较长的光衰测试时，必须将温度的影响考虑在内，并根据实测的温度进行相应的修正。反之，若是在夏天开始测试，而在冬天结束，则衰减会大大减小，甚至会出现光输出的增加。

　　3) 测试设备的影响

　　目前所用路面测试设备，通常都为照度计或亮度计，这些仪器的探头是决定光参数测试准确度的核心，一般的光敏元件（如硅光电池、光敏电阻等）都有其固有的相对光谱灵敏度曲线，而理想的光谱灵敏度曲线应该是与CIE 1931人眼的光视光效函数即V(λ)曲线完全吻合，只有如此才可能实现精确的光度学测量。但一般光敏器件光谱灵敏度曲线与CIE 1931 V(λ)曲线相差很大，因而需要加上一系列的滤色片来进行校准，由此也就产生了光谱响应误差f1。

　　根据CIE 69-1987和中国JJG245-2005照度计量检定规程，不同等级的光度探头/光度计的分级技术指标要求见表1。

　　对于一般企业的测试设备，大都为一级精度，其V(λ)失匹配误差f1达6%，因此各自光色不同的LED路灯也就必然会由此失配造成一定的测量误差。由于f1描述的是探头的最大误差，并非在所有波长范围内都是这一数值，最后光度测量的总误差一般应小于此值。

　　设在某一波长，探头的V(λ)失匹配误差为f1（λ），造成的光度测量的总误差为：

　　
　　ϕ (λ ) 为被测光源在波长λ处的光强度，由于白光LED的发射谱主要集中于黄绿色和蓝色两个主要波段，其中黄色光对光通量的影响最大，因此探头在这一波长范围的失配误差就对LED光度测量的精度尤为重要。

　　另外，光电探头的温度系数在此的影响是最不容忽略的，根据中国JJG245-2005照度计量检定规程，即使是采用标准级的探头，其温度系数为0.2%，这也就意味着在时间跨度为2000小时的测试期间，在环境温度的变化为20℃的条件下，只此一项也会使LED灯具的光通量测试产生4%的误差。

　　为系统研究照度计的温度特性，我们分别对某公司生产一级品照度计的光探头和整体照度计进行了温度特性测试实验，其结果分别为下图(5)中E1和E2两条曲线。

　　以20oC为起始温度，图(5)中E1曲线显示光度探测头的温度特性，它包括V(λ)修正滤波器、余弦较正玻璃、表头电阻和硅光电池，这部分随温度的上升而输出信号的下降速率为0.062%K-1。E2曲线显示了探测头再加上照度计后面A/D转换电路、显示电路部分在内的整体照度计的温度特性[[5]，整体照度计随温度使照度下降速率为0.374%K-1，可以看出后面A/D转换和显示部分的受温度变化给照度值带来影响更大。以本照度计进行测试，20oC的温差时，带来的测量误差为7.48%。